高中生物探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化策略

劉才發(fā)

【摘要】科學(xué)探究是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，探究性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑，我們應(yīng)當(dāng)挖掘和發(fā)揮生物探究性實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主導(dǎo)作用，以此發(fā)展學(xué)生的個(gè)性和特長(zhǎng)，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都從屬于理論教學(xué)，局限于形式，缺乏實(shí)效性。本文主要從三方面對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化：一、優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)置，遵循可行性原則、創(chuàng)新性原則、規(guī)劃性原則和開(kāi)放性原則;二、優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程，主要針對(duì)教學(xué)程序、探究性環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)管理方面;三、優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)方案，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)和量化評(píng)價(jià)細(xì)則方面。

【關(guān)鍵詞】探究性實(shí)驗(yàn);優(yōu)化策略;課題設(shè)置;實(shí)驗(yàn)管理;實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》明確了“學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價(jià)值的核心體現(xiàn)”。其中，科學(xué)探究是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。新課程基本理念強(qiáng)調(diào)高度關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐經(jīng)歷，讓學(xué)生積極主動(dòng)參與動(dòng)手和動(dòng)腦的活動(dòng)，通過(guò)探究性學(xué)習(xí)等活動(dòng)加強(qiáng)對(duì)生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是一類探究活動(dòng)，也是生物教學(xué)的基本形式之一。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展學(xué)生的個(gè)性和特長(zhǎng)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)?！镀胀ǜ咧猩镄抡n程標(biāo)準(zhǔn)》明顯增加了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和深度，對(duì)高中生物實(shí)驗(yàn)提出了新的要求和標(biāo)準(zhǔn)，尤其突顯探究性實(shí)驗(yàn)的地位。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是體現(xiàn)新課程理念的一個(gè)非常重要的教學(xué)形式。

探究性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)者在不知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的前提下，通過(guò)自己實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動(dòng)。探究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該要依托于“建構(gòu)主義”這一知識(shí)和學(xué)習(xí)的理論。因?yàn)椤敖?gòu)主義”提倡在教師的指導(dǎo)下、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，也就是說(shuō)，既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知主體作用，又不忽視教師的指導(dǎo)作用。教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識(shí)的傳授者與灌輸者。學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動(dòng)建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶?duì)象。

從我國(guó)的高中生物教學(xué)發(fā)展情況來(lái)看，長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都從屬于理論教學(xué)，仍然受限于行為主義理論模式，一般呈現(xiàn)為“刺激—反應(yīng)—強(qiáng)化”的單一模式。而探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式和過(guò)程更是常流于形式，還未上升到更高的一個(gè)層次。總體上，我國(guó)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與國(guó)外多元化的研究性學(xué)習(xí)模式（如，問(wèn)題解決模式、項(xiàng)目研究模式、獨(dú)立研究模式等）相比之下，差距依然顯著。這與教學(xué)開(kāi)展普遍存在的問(wèn)題有關(guān)：（1）探究性實(shí)驗(yàn)的耗時(shí)性與課堂教學(xué)實(shí)效性的沖突;（2）探究性實(shí)驗(yàn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)與班級(jí)授課制的沖突。所以，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直以來(lái)是我國(guó)生物科學(xué)教育中最薄弱的環(huán)節(jié)，是生物教學(xué)中亟待解決的問(wèn)題之一。筆者就探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)環(huán)節(jié)提出三方面優(yōu)化策略。

一、優(yōu)化探究性實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)置

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》安排了18個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)（必修一、二模塊），包括：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、技能訓(xùn)練、模型建構(gòu)與制作、探究實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、課外實(shí)踐、課外制作。但相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)涉及到的材料用具和實(shí)驗(yàn)方法等，高中實(shí)驗(yàn)室的配備普遍達(dá)不到要求，所以需要教師進(jìn)行篩選、歸類、合理設(shè)置。

1.探究性課題的設(shè)置要遵循可行性原則和創(chuàng)新性原則

依據(jù)可行性原則，結(jié)合本校實(shí)驗(yàn)環(huán)境、條件，規(guī)劃和制定探究性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)清單，不避重就輕的同時(shí)摒棄難以開(kāi)展的課題。遵循省時(shí)、高效的原則，合并類似的或有關(guān)聯(lián)的實(shí)驗(yàn)課題，如，“使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞”“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)”“探究植物細(xì)胞的吸水與失水”可以合并為一次實(shí)驗(yàn)課，安排2個(gè)連續(xù)的課時(shí)。長(zhǎng)期以來(lái)的生物實(shí)驗(yàn)課安排都是嚴(yán)格按照1個(gè)教學(xué)課時(shí)的內(nèi)容來(lái)安排，為了提高實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性，教師可以作適當(dāng)調(diào)整?？紤]到高一學(xué)生對(duì)于顯微鏡的認(rèn)識(shí)和使用還比較陌生，所以建議在相關(guān)的基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容完成后進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

創(chuàng)新性原則主要是針對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)置，依托教材又不局限于教材。依據(jù)探究性理念，

挖掘和拓展探究性實(shí)驗(yàn)課題，可從以下幾方面實(shí)施：（1）將教材的基礎(chǔ)技能類實(shí)驗(yàn)設(shè)置為探究性實(shí)驗(yàn)。如，將“檢測(cè)生物組織中的糖類”改設(shè)為“探究還原糖檢測(cè)的最適材料”，將“綠葉中色素的提取和分離”改設(shè)為“探究綠葉中色素的提取和分離的有效方法”等，讓學(xué)生由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)研究。（2）將教材的某些探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)置為簡(jiǎn)易可行的探究性實(shí)驗(yàn)。如，“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)的裝置較為復(fù)雜、檢測(cè)方法帶有危險(xiǎn)性，并且該實(shí)驗(yàn)不是定量實(shí)驗(yàn)而是定性實(shí)驗(yàn)，所以設(shè)置課題為“探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式的簡(jiǎn)易裝置”。（3）將課堂教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的有價(jià)值的觀點(diǎn)設(shè)置為探究性實(shí)驗(yàn)課題。如，“檢測(cè)生物組織中的糖類”的實(shí)驗(yàn)中，教師與學(xué)生一致認(rèn)為西瓜汁不是合適的材料，學(xué)生提問(wèn)：“西瓜汁的顏色有辦法去除嗎？去除后是否就能判斷是否具有還原糖？”因此，可以設(shè)置課題為“如何有效檢測(cè)西瓜汁中的還原糖”讓學(xué)生嘗試探究，為學(xué)生提供探究的空間和平臺(tái)。

探究溫度對(duì)酶活性的影響時(shí)，可聯(lián)系麥芽糖酶可將淀粉水解為麥芽糖這一知識(shí)，利用煮熟的糯米、研磨后的發(fā)芽小麥（其中含有麥芽糖酶），讓學(xué)生嘗試探究不同溫度條件下（常溫、100℃、冰箱中）麥芽糖酶活性的影響。

2.探究性課題的設(shè)置要遵循規(guī)劃性原則和開(kāi)放性原則

學(xué)生對(duì)教材的理論知識(shí)積累和對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和接受是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，所以，探究性課題的設(shè)置要遵循規(guī)劃性原則。一方面要依據(jù)教材的理論學(xué)習(xí)來(lái)規(guī)劃和設(shè)置課題，由淺入深，由基礎(chǔ)技能性實(shí)驗(yàn)過(guò)渡到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)再逐步過(guò)渡到探究性實(shí)驗(yàn);另一方面要縱觀所有可行性實(shí)驗(yàn)課題，全局規(guī)劃，在每一屆學(xué)生入學(xué)前就已經(jīng)規(guī)劃和制定好探究性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)清單，并確立好各項(xiàng)探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案，方案涉及開(kāi)設(shè)的學(xué)期時(shí)間、地點(diǎn)、課時(shí)、分組辦法等。

長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行都局限于課堂教學(xué)的40分鐘、局限于實(shí)驗(yàn)室，直接影響多項(xiàng)探究性實(shí)驗(yàn)課題的實(shí)施，如，“嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”這一類課題。開(kāi)放性原則就是針對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)課題設(shè)置的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。時(shí)間上的設(shè)置可分為四類：課堂教學(xué)時(shí)間、課余時(shí)間（如，學(xué)生的活動(dòng)時(shí)間）、周末時(shí)間、寒暑假期時(shí)間。地點(diǎn)上的設(shè)置也可分為四類：實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校的可利用區(qū)域、學(xué)生家里、戶外區(qū)域。此外，還應(yīng)該充分考慮學(xué)生相對(duì)自由的時(shí)間段從而合理開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。